Chỉ trong ba tuần kể từ khi được phát hiện vào ngày 21 tháng 1 năm 2014, người ta đã biết nhiều về siêu tân tinh SN 2014J trong Messier 82, thiên hà xì gà xì gà. Ngoài việc xác nhận sớm dựa trên phổ của nó rằng nó thực sự là siêu tân tinh loại Ia, giờ đây nó được hiểu là vụ nổ Ia loại gần nhất với thiên hà Milky Way của chúng ta kể từ năm 1986.
Chỉ riêng sự gần gũi của nó khiến SN 2014J trở thành một siêu tân tinh quan trọng nhất từng được quan sát. Nó sẽ tác động đến sự hiểu biết của chúng ta về cả loại siêu tân tinh loại I và toàn thể Vũ trụ, bởi vì kích thước, tuổi tác và số phận cuối cùng của Vũ trụ của chúng ta được liên kết mật thiết với các quan sát về siêu tân tinh loại Ia và bởi vì độ chính xác mà chúng có thể được áp dụng để ước tính khoảng cách quy mô phổ phụ thuộc rất nhiều vào các ví dụ gần nhất. SN 2014J rất có thể vẫn là điểm neo gần nhất trong thang đo khoảng cách dựa trên siêu tân tinh loại Ia trong nhiều thập kỷ tới.
Adam là nữ siêu tân tinh gần nhất thuộc loại này, SN 2014J sẽ giúp chúng tôi hiệu chỉnh tốt hơn sự mở rộng của Vũ trụ, ông Adam Riess, đồng lãnh đạo của dự án Supernova H0 for Equation of State (SHOES), và đồng chiến thắng của Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2011.
Các quan sát về siêu tân tinh loại Ia đã dẫn đến việc phát hiện ra rằng Vũ trụ của chúng ta được tạo ra chủ yếu từ năng lượng tối và tốc độ mở rộng của nó rõ ràng đang tăng tốc. Khám phá đó đã giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 2011 cho Riess, Saul Perlmutter và Brian Schmidt.
Đo chính xác hơn bao giờ hết tốc độ mở rộng chính xác của Vũ trụ của chúng ta là Chén Thánh vũ trụ kể từ khi khám phá ra sự mở rộng của Hubble vào năm 1929. Loại Ia hoàn hảo để thăm dò khoảng cách quy mô vũ trụ, bởi vì những vụ nổ sao này chỉ xảy ra khi các sao lùn trắng vượt quá khối lượng quan trọng nhất định, tương đương với khối lượng mặt trời 1,4.
Kết quả là, hầu hết các siêu tân tinh loại Ia phát nổ với độ lớn gần như nội tại hoặc tuyệt đối. Do đó, họ cung cấp một loại nến tiêu chuẩn duy nhất, mà theo đó bất kỳ loại siêu tân tinh Ia nào quan sát được là mờ hơn một trăm lần so với loại khác có thể được hiểu là chính xác hơn mười lần so với loại khác. Trong thực tế, sự khác biệt tinh tế giữa các siêu tân tinh loại Ia thực tế, chiếm trung bình khoảng mười phần trăm trong hiệu ứng ròng của chúng trên các ước tính khoảng cách, được tính đến. Về mặt kỹ thuật, do đó, siêu tân tinh loại Ia cung cấp nến tiêu chuẩn hóa.
Siêu tân tinh loại Ia được hiểu rõ. Chỉ trong vài ngày sau khi phát hiện ra, Robert Quimby thuộc Viện Vật lý và Toán học của Vũ trụ Kavli tại Đại học Tokyo đã có thể dự đoán cường độ biểu kiến cực đại của m_V = 10,5 và thời gian độ sáng cực đại của ngày 2 tháng 2 cho SN 2014J, hơn một tuần trước khi xảy ra Như các quan sát hiện có sẵn, như được tóm tắt trong đường cong ánh sáng có sẵn nhờ Hiệp hội Quan sát Sao biến đổi Hoa Kỳ, dự đoán Quimby tựa dựa trên các đường cong ánh sáng của siêu tân tinh loại Ia tương tự khác, đã được đưa ra (xem Hình 1, bên dưới).
Mặc dù SN 2014J là siêu tân tinh loại Ia bình thường, đường cong ánh sáng của nó cho thấy nó có màu đỏ rất cao, vì bị mờ và bị che khuất bởi một lượng lớn bụi hiện diện và can thiệp vào thiên hà chủ của nó. Lượng màu đỏ được biểu thị bằng sự khác biệt giữa cường độ màu xanh và thị giác. Được gọi là tuyệt chủng, được đo bằng E = (B-V), đối với SN 2014J, mức tuyệt chủng lên tới ~ 1,3 mag. Điều đó so sánh với siêu tân tinh Ia gần đây nhất, SN 2011fe trong thiên hà Messier 101, ở mức 23 triệu năm ánh sáng (7,0 Megaparsecs). Đường cong ánh sáng của nó cho thấy SN 2011fe bị đỏ rất ít khi so sánh, tức là cả quang phổ và màu sắc đều bình thường.
Ngày phát sáng đầu tiên của vụ nổ SN 2014J đã được thiết lập là ngày 14.72 UT, khoảng một tuần trước khi phát hiện ngày 21 tháng 1. Điều đó đã được báo cáo trong một trong ít nhất hai bài báo được công bố trực tuyến về SN 2014J, một bài của WeiKang Zheng et al., và đã được gửi đến Tạp chí Vật lý thiên văn (xem bản in tại đây). SN 2014J là một trong bốn siêu tân tinh Ia duy nhất có các quan sát sớm nhất là một ngày sau ánh sáng đầu tiên, những người khác bao gồm SN 2011fe đã đề cập và SN 2009ig trong thiên hà NGC 1015 ở 130 triệu năm ánh sáng (41 Megaparsecs) và SN 2013dy thiên hà NGC 7250 ở 46 triệu năm ánh sáng (14 Megaparsec).
Hai đối thủ của loại siêu tân tinh Ia gần đây nhất, SN 1972E trong thiên hà NGC 5253 và SN 1986G trong NGC 5128, thiên hà Centaurus A, đã được trích dẫn sớm. Tuy nhiên, cả hai đều được cho là có liên quan trực tiếp đến điểm 0 của thang đo khoảng cách hiện tại bởi vì không có các quan sát hiện đại, hoàn chỉnh, đa băng tần và đa kỷ nguyên bao gồm các quan sát trước tối đa, rất tinh túy để xác định siêu tân tinh loại Ia và dữ liệu hiện đang được tập hợp cho SN 2014J. Ví dụ, SN 2002fk trong thiên hà NGC 1309 ở 100 triệu năm ánh sáng (31 Megaparsec) là một trong tám siêu tân tinh Ia được sử dụng làm bộ hiệu chuẩn điểm 0, vì dữ liệu đường cong ánh sáng đa dải, đa epoch, hoàn chỉnh của chúng, như được sử dụng ví dụ bởi Riess et al. (xem: 2011ApJ phiên bản 730..119R).
Xét về mặt siêu tân tinh loại Ia gần đây tương đối gần nhất, khoảng cách đến các thiên hà có liên quan có thể được ước tính dựa trên việc phân tích về cơ bản tất cả các ước tính khoảng cách độc lập dịch chuyển đỏ đã được công bố cho các thiên hà kể từ năm 1980, có nghĩa là trong thời kỳ hiện đại sử dụng CCD và bao gồm các quan sát dựa trên Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA. Các ước tính khoảng cách thiên hà như vậy được lập bảng trong Cơ sở dữ liệu ngoài thiên hà của NASA / IPAC (NED-D).
Galaxy Messier 82, máy chủ của SN 2014J, nằm ở 12,0 triệu năm ánh sáng (3,6 Megaparsec), dựa trên giá trị trung bình của ba loại chỉ báo khoảng cách sử dụng 8 ước tính khác nhau. Độ lệch chuẩn trong số các chỉ số này là ~ 10%.
Galaxy NGC 5128, máy chủ của SN 1986G, cũng nằm ở mức 12,0 triệu năm ánh sáng, dựa trên 11 chỉ số khác nhau sử dụng 46 ước tính khoảng cách khác nhau và cũng có độ lệch chuẩn giữa các chỉ số ~ 10%. Vì vậy, trong độ chính xác của các chỉ số, cả hai siêu tân tinh xảy ra ở cùng một khoảng cách, xác nhận SN 2014J là gần nhất kể từ SN 1986G. Galaxy NGC 5253, máy chủ của SN 1972E, thực sự là thiên hà gần nhất, với 11,0 triệu năm ánh sáng (3,4 Megaparsec) được biết là đã tổ chức siêu tân tinh loại Ia trong kỷ nguyên hiện đại, dựa trên 6 chỉ số với 48 ước tính.
Kế toán cho sự mờ đi của nó do bụi trong Messier 82 chỉ là một phần của một số liên quan đến việc áp dụng dữ liệu từ SN 2014J để ước tính khoảng cách của nó. Những quan sát trong tương lai về độ lớn giảm dần của nó sẽ cho thấy đường cong ánh sáng hoàn chỉnh của nó. Điều đó sẽ cho phép các ước tính được thực hiện theo thời gian suy giảm và các yếu tố kéo dài đường cong ánh sáng. Khi đã có trong tay, trong vòng vài đến vài tuần tới, SN 2014J sẽ bắt đầu sử dụng làm điểm neo siêu tân tinh loại Ia gần nhất.
Nhiều hơn một cột mốc quan trọng hơn một viên đá Rosetta, tuy nhiên SN 2014J sẽ có tác động của di sản lâu dài đối với các ứng dụng trong tương lai của các quan sát siêu tân tinh loại Ia trong vũ trụ học. Nó sẽ đặc biệt quan trọng để tăng cường việc sử dụng siêu tân tinh loại Ia làm chỉ số khoảng cách vũ trụ. Điều đó rất quan trọng đối với các dự án đang diễn ra, bao gồm dự án SHOES, Chương trình Hubble của Carnegie và các dự án khác, tất cả đều nhằm mục đích đo tốc độ mở rộng của vũ trụ hoặc hằng số Hubble với độ chính xác cao hơn một phần trăm trong thập kỷ tới. Mức độ chính xác đó là cần thiết để hiểu không chỉ kích thước và tuổi chính xác của Vũ trụ, mà còn cả phương trình chính xác của Nhà nước quản lý toàn bộ năng lượng Vũ trụ của chúng ta, bao gồm cả năng lượng tối.
